[发明专利]用于校正激光光谱仪的光波和调谐范围的方法

说明书

在激光光谱仪中，波长可调谐的激光二极管(3)的光在透射气体(1、18)以后被探测并且被评估，其中，利用电流斜坡(9)周期性地驱控激光二极管(3)，从而在探测光(4)时获得气体(1、18)的、时间解析的吸收光谱。为了校正激光光谱仪的波长和调谐范围，在第一步骤中，通过激光二极管的温度并且借助探测的吸收光谱中所选择的两个不同的吸收谱线中的一个吸收谱线的位置，对激光二极管(3)的中央波长进行再校正，并且在第二个步骤中，通过电流斜坡(11)的坡度校正激光二极管(3)的调谐范围，使得两个吸收谱线在探测的吸收光谱中的距离保持不变。

技术领域

本发明涉及一种用于校正激光光谱仪的波长和调谐范围的方法，其中，波长可调谐的激光二极管的光在透射气体以后被探测并且被评估，其中，利用电流斜坡周期性地驱控激光二极管，从而在探测光时获得气体的按时间解析的吸收光谱，其中，

-在当前获得的吸收光谱中，将气体的吸收谱线的实际位置与同一吸收谱线在上一次校准激光光谱仪时探测并存储的应定位置进行比较，并且

-在校正步骤中，在吸收谱线的实际位置与应定位置有偏差时，改变激光二极管的温度，直到实际位置与应定位置相同。

背景技术

这类方法由专利DE 10 2011 080 086 A1或者由DE 10 2013 201 459 A1中公知。

在激光吸收光谱学中，利用波长可调谐的激光二极管的光透射测量气体混合物，并且根据在所关注的气体组分的所选择的吸收谱线的位置上的光吸收而引起的光强度降低，确定测量气体混合物的气体组分的浓度。在此，利用三角形的或者锯齿形的电流时间函数(电流斜坡)来周期性地驱控激光二极管，从而根据波长扫描气体组分的吸收谱线。为了提升测量准确性，可以用具有预定频率f和幅度的正弦形式的信号对电流时间函数进行调制，并且在更高谐波频率、通常为双倍频率2f的情况下，相位敏感地探测并评估光(所谓的波长调制光谱学或WMS)。所探测的光或所获得的探测信号内的2f信号部分与调制比例相关，也就是与调制频率和所扫描的吸收谱线的宽度之间的比例相关，并且在调制比例关系为2.2时为最大(DE 10 2011 083 750 A1)。

除了注入电流以外，激光二极管的温度也在很大程度上决定了产生的光的强度和波长，因此激光二极管被安装在散热器上，其温度是受调节的。基于激光二极管的老化，光学效率降低，并且产生的光的波长发生变化，从而必须采取措施来稳定波长。为此，正如从上述DE 10 2011 080 086 A1或DE 10 2013 201 459 A1中已知的那样，除了待测量的气体组分的吸收谱线以外，还对参考气体或者气体混合物的吸收谱线进行扫描，这些气体与测量气体一起位于同一个光路中，因此同时与测量气体一同被透射。然后，通过参考气体的吸收谱线在所探测的吸收光谱中的位置来调节激光二极管的或散热器的温度，使得参考吸收谱线永远都保持在同一个位置上。从而在一次近似中，关注的气体组分的吸收谱线也总是在对它们进行扫描的电流时间函数的同一个位置上。

US 5 459 574 A中披露了，将来自激光二极管的光的一部分借助于分光镜从到测量气体混合物的光路中退耦(auskoppeln)，并且在透射参考气体以后被单独地探测。

DE 10 2011 080 086 A1或DE 10 2013 201 459 A1中还披露，在电流斜坡的起始和末端利用不同的电刷来驱控激光二极管，并且借助电刷的不同电流强度和在电刷的位置上所探测的光强度，通过内插为电流斜坡计算在关注的吸收谱线的位置上的光强度值，利用该光强度值对在那里探测的光强度标准化。在两个不同的电刷上简单地线性进行的内插的准确性可以通过以下方式提高，即，规律地利用附加的电刷驱控激光耳二极管，附加的电刷的电流强度与其他电刷的电流强度不同，并且在关注的吸收谱线的位置上借助所有电刷的电流强度和在电刷的位置上探测的光强度，通过多项式内插为电流斜坡计算光强度值。